[發(fā)明專利]三明治結(jié)構(gòu)互穿網(wǎng)絡(luò)型彈性纖維吸音海綿及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010158229.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN111376553B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷曉博;宗鼎鼎;廖亞龍;劉曉艷;斯陽;丁彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B27/02
• 分類號(hào): B32B27/02;B32B27/06;B32B27/30;B32B27/28;B32B3/24;B32B27/40;B32B27/34;B32B23/02;B32B23/04;B32B5/18;B32B7/12;B32B33/00;B32B37/02;B32B37/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明公開了一種三明治結(jié)構(gòu)互穿網(wǎng)絡(luò)型彈性纖維吸音海綿及其制備方法。所述吸音海綿由聚合物納米纖維相互貫穿交錯(cuò)排列的纖維層平行排列形成三維網(wǎng)絡(luò)狀，纖維和纖維之間由互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的粘結(jié)劑牢固粘結(jié)，其中間為致密層，兩側(cè)為蓬松層。制備方法為：將粘結(jié)劑溶解或分散于溶劑中，形成均勻的分散液或溶液，再將聚合物加入到分散液或溶液中，形成聚合物/互穿網(wǎng)絡(luò)型粘結(jié)劑復(fù)合紡絲溶液；將聚合物/互穿網(wǎng)絡(luò)型粘結(jié)劑復(fù)合紡絲溶液進(jìn)行三段式靜電紡絲，得到三明治結(jié)構(gòu)聚合物/互穿網(wǎng)絡(luò)型粘結(jié)劑復(fù)合纖維吸音海綿；將三明治結(jié)構(gòu)聚合物/互穿網(wǎng)絡(luò)型粘結(jié)劑復(fù)合纖維吸音海綿進(jìn)行原位交聯(lián)穩(wěn)定化處理即可。所得的吸音海綿的平均吸聲系數(shù)為0.45～0.6。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有三明治結(jié)構(gòu)互穿網(wǎng)絡(luò)型彈性纖維吸音海綿及其制備方法，屬于納米纖維技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，噪音污染日益嚴(yán)重，已成為當(dāng)代世界性問題，尤其是在人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大中城市。繼空氣污染之后，噪音污染已成為危害人類公共健康的第二個(gè)殺手，與水污染、大氣污染一起被列為全球3大污染。噪音的控制分為三種途徑：在聲源處降低噪音幅值；在聲波傳播途徑中阻隔、吸收聲能；在聲音接收點(diǎn)采取保護(hù)措施，減少噪音影響。而實(shí)際應(yīng)用中，最有效的噪音控制就是通過多孔吸音材料來達(dá)到降噪的目的。隨著吸音材料使用量的不斷增長，人們對(duì)其性能也提出了更高的要求。特別是汽車等交通工具，對(duì)輕質(zhì)高效吸音材料的要求越來越強(qiáng)烈。蓬松微納米纖維材料因具有較大的比表面積和豐富的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)，在吸音降噪領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。靜電紡絲技術(shù)得益于可紡原料范圍廣、纖維結(jié)構(gòu)可調(diào)性好、集合體結(jié)構(gòu)多樣化及宏量制備可行性強(qiáng)等技術(shù)和材料優(yōu)勢(shì)，已成為目前主流的微納米纖維制備方法。然而現(xiàn)有的蓬松靜電紡纖維材料多為纖維間的直接堆積，使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，嚴(yán)重制約了其使用性能。

目前，關(guān)于蓬松彈性靜電紡纖維海綿材料方面的工作，已有相關(guān)專利和文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201710818067.X的中國專利公開了將氣流開松處理后的微米纖維與靜電紡納米纖維混合制備蓬松彈性材料，但該材料存在微納米纖維間混合不均勻、材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的缺陷。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201710404750.9的中國專利公開了將靜電紡納米纖維膜經(jīng)交聯(lián)、粉碎、高速分散、超聲、冷凍干燥等過程制備得到納米纖維疏水海綿，但該材料制備過程極其復(fù)雜，很難大規(guī)模制備。申請(qǐng)?zhí)枮?01710923307.2的中國專利將靜電紡納米纖維、熔噴超細(xì)纖維與干法纖維復(fù)合制備三組分吸音棉，三種不同細(xì)度纖維的合理配置可以增強(qiáng)全頻吸音的效果，但由于三組分纖維間直徑相差過大導(dǎo)致其孔徑相差大，使聲波在傳播過程中不能得到充分的反射與耗散，吸音性能有待進(jìn)一步提升。申請(qǐng)?zhí)枮?01620675601.7的中國專利以纖維素纖維針刺網(wǎng)層為支撐層、具有豐富微孔結(jié)構(gòu)的納米纖維層為功能層、PLA無紡布為保護(hù)層，制備出一種具有三維立體結(jié)構(gòu)的復(fù)合隔音氈，但其三層之間僅為纖維簡(jiǎn)單的搭接，存在層間易剝離的缺陷。Lee等人[Lee S,Kim B,Kim S H,et al.Superhydrophobic,reversibly elastic,moldable,and electrospun(SupREME)fibers with multimodalfunctions:from oil absorbents to local drug delivery adjuvants[J].AdvancedFunctional Materials,2017,27(37):1702310.]將同軸靜電紡絲技術(shù)與熱交聯(lián)相結(jié)合制備得到了彈性靜電紡纖維膜，但由于納米纖維較細(xì)且剛性差，該材料仍存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題。Nine等[Nine M J,Ayub M,Zander AC,et al.Graphene oxide-based lamellanetwork for enhanced sound absorption[J].Advanced Functional Materials,2017,27(46):1703820.]通過在三聚氰胺泡沫里灌輸不同含量的片層氧化石墨烯制備得到輕質(zhì)高效的吸音材料，但其制備流程繁瑣，且結(jié)構(gòu)可控性差，不利于大規(guī)模制備。因此，亟需開發(fā)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的蓬松彈性纖維吸音材料。

發(fā)明內(nèi)容